SU148932A1 - Бесконтактный электромагнитный датчик дл измерени крут щего момента, передаваемого вращающимс валом - Google Patents

Description

Известен бесконтактный электромагнитный датчик дл  измерени  крут щего момента, передаваемого вращающимс  валом, выполненным из магнито-анизотропного материала, с исиользованием кольцевого статора, имеющего обмотку, иитаемую переменным током.

Предлагаемый датчик отличаетс  наличием измерительных кату щек, размещенных между иолюсами статора и ориентированных вдоль образующей вала, которые совместно с катущками статора образуют измерительную и питающую диагонали магнитных мостовых схем, нлечами которых  вл ютс  участки вала, ориентированные вдоль главных векторов напр жени  кручени .

Такое выполнение датчика повыщает его чувствительность и стабильность показаний.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг 2 - его электрическа  схема; на фиг. 3 - эквивалентна  схема одной секции датчика.

Датчик содерлчит участок рабочего вала мащины, передающий измер емый крут щий момент в кольцевую магнитную систему, неподвижно закрепл емую на корпусе, через отверстие которой свободно проходит вращающийс  вал.

Принцип действи  датчика основан на  влении магнитной анизотропии ферромагнитных материалов, котора  заключаетс  в том, что магнитна  проницаемость материала измен етс  в направлении действи  механических напр жений. Величина и знак пр.иращепи  магнитной проницаемости определ ютс  величиной и знаком механических напр жений и магнитными свойствами материала.

Участок рабочего вала мащины, обладающий свойством магнитной

анизотропии материала, охваченный кольцевым статором,  вл етс 

.чувствительным эле.ментом датчика, преобразующим крут щий момент

№ 148932- 2 -в магнитное анизотропное состо ние, которое кольцева  магнитна  система датчика преобразует в электрическое напр жение на выходе.

Магнитна  система состоит из цепей возбуждени  и измерени .

Цепь возбуждени  представл ет собой кольцевой д-полюсный статор / (фиг. .1) с обмотками 2. Эта цепь через воздушный зазор создает в материале вала магнитные потоки, пути которых показаны на электрической схеме (фиг. 2) датчика.

Цепь измерени  представл ет собой магнитопровода 3 с измерительными катушками 4, ориентированными вдоль образующей вала и расположенными между полюсами возбуждени . Катушки закреплены в кольцевые обоймы дл  обеспечени  надежной фиксации. Магнитопроводы выполнены из трансформаторной стали Датчик питаетс  переменным током.:

Магнитна  система в совокупности с участками чувствительного элемента представл ет р д магнитных мостовых схем.

Магнитные цепи возбуждени  и измерени  образуют питаюшие и измерительные диагонали магнитных мостов а магнитные сопротивлени  участков чувствительного элемента между полюсами магнитной системы образуют плечи мостовой схемы.

Эквивалентна  схема одной секции датчика представлена м.д.с. магнитодвижущей силой, развиваемой обмотками возбуждени , где Б-Б следы полюсов возбуждени ; R - магнитное сопротивление цепи возбуждени ; В-В-следы измерительных полюсов; RMU- магнитное сопротивление измерительной цепи; / -эквивалентное магнитное сопротивление участка чувствительного элемента между полюсами магнитной системы Д ,„ -приращение магнитного сопротивлени ; о - главные напр жени  в материале вала при передаче крут щего момента; Ф„-магнитный поток, пронизывающий измерительную катушку при разбалансе моста. При отсутствии крут щего момента напр жени  з 0, магнитна  анизотропи  отсутствует и, соответственно , Д, 0 (все плечи моста одинаковы), мост находитс  в равновесии и поток Фц 0.

Цри передаче валом крут щего момента по вл ютс  напр жени  кручени , главные векторы которого расположены под углом 45° к оси вала. Цод действием этих напр жений материал вала становитс  анизотропным в магнитном отношении.

Магнитна  проницаемость материала получает приращени , в св зи с чем магнитные сопротивлени  плеч моста получают приращени  ±Д/,„.

Мост разбалансируетс , магнитный поток Ф„ пронижет магнитоттровод измерительной катушки и в ней индуктируетс  переменна  .д.с., пропорциональна  напр жению о в материале вала.

Лабораторные и производственные испытани  предлагаемого датчика показали хорошие эксплуатационные качества: точность измерени  не ниже ±1,5%, высокую стабильность, вибропрочность и эксплуатационную надежность

Датчики успешно применены при разработке первых в СССР глубинных приборов дл  контрол  величины крут щего момента непосредственно на забое сквал ины в услови х значительных вибрационных и ударных нагрузок и повыщенных температур.

Датчики прин ты к серийному производству.

Предмет изобретени 

Бесконтактный электромагнитный датчик дл  измерени  крут щего момента, передаваемого вращающимс  валом, выполненным из магнитоанизотропного )1атериала, с применением кольцевого статора, имеющего обмотку, питаемую переменным током, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  чувствительности и стабильности показаний, он снабжен размещенными между полюсами статора измерительными катущками , ориентированными вдоль образующей вала и совместно с катущками статора образуюпщми измерительную и питающую диагонали магнитных мостовых схем, плечами которых  вл ютс  участки вала/ ориентированные вдоль главных векторов напр жени  кручени